现代通信新技术论文

现代通信新技术论文

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与通信工程系下一代网络技术辽宁工程技术大学电子与信息工程学院通信工程

08-3班摘要随着电信技术的发展电信管制的开放IP网络的飞速发展人们对新业务

的需求的增加都给电信事业的发展提出了新的挑战。本文从下一代网络的基本概念

构建以及发展现状及趋势做出了研究同时对下一代网络中所用技术一一做出解释并

由此得出下一代网络实现所需技术。关键词 NGN概况 NGN构件支撑技术发展

趋势 Next generation network conmmunication Liaoning engineering technology universityelectronic and information engineering college communication engineering class 08-3 Abstract: with the development of telecommunication technology the opening of the controlled telecommunications IP network of rapid development people of new business increased demand to the development of the cause of telecom puts forward new challenges. This article from the next generation network basic concept construction and development status and trends research at the same time for the next generation of network technology used to make one explanation which concluded that the next generation

network realization technology needed. Keywords: NGN profile NGN components supporting technology development trent 1引言 NGN下一代网络是目前通

信业界关注和探讨的一个热点话题人们希望通过NGN来解决目前各类网络中的许

多问题如网络安全问题、QoS问题、网络融合等。研究组对此进行了不少标准化工

作推进明确了一些问题取得不少进展因特网与电话网相比简单性与安全性是一个弱

点。于是集合了ip网络的长处的下一代网络NGN出现了。它提供包括电信业务在内

的多种业务能够利用多种带宽和具有QoS能力的传送技术实现业务功能与底层传送

技术的分离它允许用户对不同业务提供商网络的自由接入并支持通用移动性实现用

户对业务使用的一致性和统一性。它是以软交换为核心的能够提供包括语音、数据、

视频的基于分组技术的综合开放的网络架构代表了通信网络发展的方向。NGN 是基

于PSTN语音网络和基于IP/ATM的分组网络融合的产物它使得在新一代网络上语

音、视频、数据等综合业务成为了可能。是可以同时提供话音、数据、多媒体等多

种业务的综合性的、全开放的宽频网络平台体系至少可实现千兆光纤到户。NGN能

在目前的网络基础上提供包括话音、数据、多媒体等多种服务还能把现在用于长途

电话的低资费IP电话引入本地市话有望大大降低本地通话费的成本和价格。有很高

的研究价值。 2 NGN概况 2.1 NGN的基本概念下一代网络Next Generation Network

又称为次世代网络。一般认为下一代网络基于IP支持多种业务能够实现业务与传送

分离控制功能独立接口开放具有服务质量保证和支持通用移动性的分组网。NGN的

主要思想是在一个统一的网络平台上以统一管理的方式提供多媒体业务整合现有的

市内固定电话、移动电话的基础上统称FMC增加多媒体数据服务及其他增值型服

务。其中话音的交换将采用软交换技术而平台的主要实现方式为IP技术?鸩绞迪滞骋

通信其中voip将是下一代网络中的一个重点。 NGN是一个分组网络它提供包括电信

业务在内的多种业务能够利用多种带宽和具有QoS能力的传送技术实现业务功能与

底层传送技术的分离它允许用户对不同业务提供商网络的自由接入并支持通用移动

性实现用户对业务使用的一致性和统一性。它是以软交换为核心的能够提供包括语

音、数据、视频和多媒体业务的基于分组技术的综合开放的网络架构代表了通信网

络发展的方向。NGN具有分组传送、控制功能从承载、呼叫/会话、应用/业务中分

离、业务提供与网络分离、提供开放接口、利用各基本的业务组成模块、提供广泛

的业务和应用、端到端QoS和透明的传输能力通过开放的接口规范与传统网络实现互通、通用移动性、允许用户自由地接入不同业务提供商、支持多样标志体系融合固定与移动业务等等特征。 2.2 NGN的特征 NGN的主要特点是能够为公众灵活、大规模地提供以视讯业务为代表包含话音业务、互联网业务在内的各种丰富业务。当前所谓的电信网是为电话业务设计的实质上是为电话网服务的。要适应NGN多业务、灵活开展业务的特征必须要有新的网络结构来支持。一般来说NGN主要有如下特征。 1NGN是业务独立于承载的网络传统电话网的业务网就是承载网结果就是新业务很难开展。NGN允许业务和网络分别提供和独立发展提供灵活有效的业务创建、业务应用和业务管理功能支持不同带宽的、实时的或非实时的各种多媒体业务使用使业务和应用的提供有较大的灵活性从而满足用户不断增长的对新业务的需求也使得网络具有可持续发展的能力和竞争力。 2NGN采用分组交换作为统一的业务承载方式传统的电话网采用电路时隙方式承载话音虽然能有效传输话音但是不能有效承载数据。NGN的网络结构对话音和数据采用基于分组的传输模式采用统一的协议。NGN把传统的交换机的功能模块分离成为独立的网络部件它们通过标准的开放接口进行互联使原有的电信网络逐步走向开放运营商可以根据业务的需要自由组合各部分的功能产品来组建新网络。部件间协议接口的标准化可以实现各

种异构网的互通。 3NGN能够与现有网络如PSTN、ISDN和GSM等互通现有电信网规模庞大NGN可以通过网关等设备与现有网络互联互通保护现有投资。同时NGN也支持现有终端和IP智能终端包括模拟电话、传真机、ISDN终端、移动电话、GPRS 终端、SIP终端、H248终端、MGCP终端、通过PC的以太网电话、线缆调制解调器等。 4NGN是安全的、支持服务质量的网络传统的电话网基于时隙交换为每一对用户都准备了双向64kbit/s的虚电路传输网络提供的都是点对点专线很少出现服务质量问题。NGN基于分组交换组建则必须考虑安全以及服务质量问题。当前采用IPv4协议的互联网只提供尽力而为的服务NGN要提供包括视频在内的多种服务则必须保证一定程度的安全和服务质量。 5NGN是提供多媒体流媒体业务的多业务网络当前电信网业务主要关注话音业务。数据业务虽然已超过话音但是在盈利方面还有待提高。大规模并发流媒体以及互动多媒体业务是当前宽带业务的代表因此仍然以话音和传统互联网数据业务为主的NGN是没有意义的。NGN必须在服务质量以及安全等保障下提供多媒体流媒体业 3 NGN支撑技术 3.1 IPV6技术下一代网络将是IP网络、光网络、无线网络的世界。下一代网络是基于IP的网络这一点在业界已成共识即从核心网到用户终端信息的传递以IP的形式进行。除了互联网的各种应用不断深入和普及外各种传统的电信业务也不断向基于IP的网络转移。宽带的发展需求迎来了光通信的快速发展光通信现已渗入网络的各个层面从广域网、城域网一直到局域网从长途网、本地网、接入网一直到用户驻地网光纤宽带网的发展为日益广泛的宽带应用提供了广阔的发展前景。无线使人摆脱了线缆的束缚可以不受地理位置限制随时随地地获得通信与信息服务。近几年移动通信在全球的快速发展也证明移动通信方式将逐渐占领传统有线网的中心舞台把网络从地上的线缆移至空中的无线电波。 IPV6作为网络协议NGN将基于IPv6。IPv6相对于IPv4的主要优势是1IPV6地址长度为128比特地址空间增大了2的96次方倍2灵活的IP报文头部格式。使用一系列固定格式的扩展头部取代了IPV4中可变长度的选项字段。

IPV6中选项部分的出现方式也有所变化使路由器可以简单路过选项而不做任何处理加快了报文处理速度。3IPV6简化了报文

头部格式字段只有7个加快报文转发提高了吞吐量。 4提高安全性。身份认证和隐私权是IPV6的关键特性。5支持更多的服务类型加入了对自动配置的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展使得网络尤其是局域网的管理更加方便和快捷。6允许协议继续演变增加新的功能使之适应未来技术的发展。 IPv6技术为下一代网络的发展带来了机遇同时其发展也面临着严峻的挑战。积极参与国际IPv6技术标准的制订、启动国家科技计划支持IPv6相关产品的自主开发、建立下一代网络大规模试验床以支持科学研究、注重业务创新以促进IPv6的商业应用等将是我国发展IPv6的重要途径。IPv6的发展已不是一个纯技术问题它涉及到技术、政策、市场和应用等多个方面需要政府部门、研究开发机构、网络运营商、设备制造商及服务提供商的全方位参与共同推动IPv6技术向着一个良性健康的方向发展。 3.2光纤高速传输技术 NGN需要更高的速率、更大的容量但到目前为止我们能够看到的并能实现的最理想传送媒介仍然是光。因为只有利用光谱才能带给我们充裕的带宽。光纤高速传输技术现正沿着扩大单一波长传输容量、超长距离传输和密集波分复用DWDM系统三个方向在发

至2000年这20年里增加了大约1万倍。目前已做到展。单一光纤的传输容量自1980

40Gb/s预计几年后将再增加16倍达到6.4Tb/s。超长距离实现了

1.28T128x10G无再生传送8000Km。波分复用实验室最高水平已做到273个波长、每波长40Gb日本NEC。 3.3 光交换与智能光网技术光有高速传输是不够的NGN 需要更加灵活、更加有效的光传送网。组网技术现正从具有分插复用和交叉连接功能的光联网向利用光交换机

-光交换向全光交换发展。智能构成的智能光网发展从环形网向网状网发展从光-电

光网能在容量灵活性、成本有效性、网络可扩展性、业务灵活性、用户自助性、覆盖性和可靠性等方面比点到点传输系统和光联网带来更多的好处。 3.4 宽带接入技术 NGN必须要有宽带接入技术的支持因为只有接入网的带宽瓶颈被打开各种宽带服务与应用才能开展起来网络容量的潜力才能真正发挥。这方面的技术五花八门主要有以下四种技术一是基于高速数字用户线VDSL二是基于以太网无源光网EPON的光纤到家FTTH三是自由空间光系统FSO四是无线局域网WLAN。城域网城域网也是NGN中不可忽视的一部分。城域网的解决方案十分活跃有基于

SONET/SDH/SDH的、基于ATM的、也有基于以太网或WDM的以及MPLS和RPR弹性分组环技术等。 3.5弹性分组环技术弹性分组环是面向数据特别是以太网的一种光环新技术它利用了大部分数据业务的实时性不如话音那样强的事实使用双环工作的方式。RPR与媒介无关可扩展采用分布式的管理、拥塞控制与保护机制具备分服务等级的能力。能比SONET/SDH更有效地分配带宽和处理数据从而降低运营商及其企业客户的成本。使运营商在城域网内通过以太网运行电信级的业务成为可能。3.6城域光网技术城域光网是代表发展方向的城域网技术其目的是把光网在成本与网络效率方面的好处带给最终用户。城域光网是一个扩展性非常好并能适应未来的透明、灵活、可靠的多业务平台能提供动态的、基于标准的多协议支持同时具备高效的配置能力、生存能力和综合网络管理的能力。 3.7软交换技术为了把控制功能包括服务控制功能和网络资源控制功能与传送功能完全分开NGN需要使用软交换技术。软交换的概念基于新的网络分层模型接入与传送层、媒体层、控制层与网络服务层四层概念从而对各种功能作不同程度的集成把它们分离开来通过各种接口协议使业务提供者可以非常灵活地将业务传送协议和控制协议结合起来实现业务融

合和业务转移非常适用于不同网络并存互通的需要也适用于从话音网向多业务多媒体网的演进。软交换网络

是业务驱动以软交换为核心的网络由于业务与控制分离的提出它能以最快的速度独立于网络提供各种新的增值业务。但软交换网络也不是一蹴而就的目前它将最大限度地与No.7信令网、电话网、智能网等现有网络互联它仍然处于起步阶段有许多问题有待研究解决。 3.8 3G和后3G移动通信系统 3G定位于多媒体IP业务传输容量更大灵活性更高并将引入新的商业模式目前正处在走向大规模商用的关键时刻。制定3G标准的3GPP组织于2000年5月已经决定以IPv6为基础构筑下一代移动网使IPv6成为3G必须遵循的标准。包括4G在内的后3G系统将定位于宽带多媒体业务使用更高的频带使传输容量再上一个台阶。在不同网络间可无缝提供服务网络可以自行组织终端可以重新配置和随身佩带是一个包括卫星通信在内的端到端IP系统与其他技术共享一个IP核心网。它们都是支持NGN的基础设施。IP终端随着政府上网、企业上网、个人上网、汽车上网、设备上网、家电上网等等的普及必须要开发相应的IP终端来与之适配。许多公司现正在从固定电话机开始开发基于IP的用户设备包括汽车的仪表板、建筑物的空调系统以及家用电器从音响设备和电冰箱到调光开关和电咖啡壶。所有这些设备都将挂在网上可以通过家庭LAN或个人网PAN接入或从远端PC机接入。 3.9网络安全技术网络安全与信息安全是休戚相关的网络不安全就谈不上信息安全。现在除了常用的防火墙、代理服务器、安全过滤、用户证书、授权、访问控制、数据加密、安全审计和故障恢复等安全技术外今后还要采取更多的措施来加强网络的安全例如针对现有路由器、交换机、边界网关协议BGP、域名系统DNS所存在的安全弱点提出解决办法迅速采用强安全性的网络协议特别是IPv6对关键的网元、网站、数据中心设置真正的冗余、分集和保护实时全面地观察了解整个网络的情况对传送的信息内容负有责任不盲目传递病毒或攻击严格控制新技术和新系统在找到和克服安全弱点之前不允许把它们匆忙推向

市场。 4 NGN的构成技术 1.软交换:有时也称为媒体网关控制器负责呼叫控制即进行呼叫连接的建立、监视和拆除。其功能相当于原来电路交换机里的呼叫处理模块所完成的功能。软交换只负责信令和呼叫控制没有传输功能也就是说两个用户之间通信只有在呼叫建立和断开的时候通过信令或称协议和软交换发生交互其它时候两个用户之间的语音、视频或者其它媒体流并不经过软交换。 2.接入设备:包括接入媒体网关和IAD综合接入设备它的功能就是实现最终用户的接入就像传统交换机里边的用户板。但是由于NGN是架构在分组网上的因此NGN的接入设备要比交换机里的用户板稍微复杂一些:它除了原有的模数转换功能外还必须能够完成一般数字信号和能够在分组网上传送的数据包之间的格式转换另外它还必须能够把原来用户板所处理的一些基本呼叫信令比如摘机、拨号、挂机等转换成分组网上能够传送的协议从而实现接入设备和软交换之间的交互。这样软交换才有可能接收、处理接入设备送上来的信息控制接入设备建立呼叫连接。 3.分组传送网:在NGN里边分组传送网是至关重要的东西整个NGN网络的所有信息包括信令流和媒体流的传送转发都依赖于统一的分组传送网。它涵盖了原来PSTN网络中交换机里头的交换网板、信令网板以及传输网络的作用。 NGN采用分组网来实现统一的信息承载其目的就是为了在统一的基础网络上实现多业务的融合。从目前分组网的发展趋势看基于IP 技术的网络已经成为事实标准因此NGN以IP作为承载网也基本得到业界的认同。IP的灵活、开放给NGN发展带来很多好处但同时也带来了诸如QoS、安全、管理、IP 地址空间不足等诸多问题。可是说目前传送网的技术发展已经成为制约或者促进NGN发展、成熟的一个很关键的因素。 4.

中继网关和信令网关:在一个纯粹的NGN网络中中继网关和信令网关可以说是没有必要存在的但是由于NGN不可能一夜之间取代PSTN也就是说在NGN的建设过程中会有一段十分漫长的时期需要NGN和PSTN共存。而共存的网络就需要互通中继网关和信令网关就是为了实现NGN和PSTN互通的设备。所谓中继网关就是完成

电路中继基于PCM编码的64K链路和分组网上的媒体流的转换所谓信令网关就是完成基于电路中继的七号信令系统和基于分组网IP承载的SIGTRAN信令系统的转换。 5.媒体资源服务器:电路交换机中有一个专门的部件来完成所谓放音、收号功能实现一些特殊的业务比如我们常常听到的“您所呼叫的用户正忙????”。在NGN 体系下把所有交换机里边的这个部件都拿出来形成一个公共的、独立的构件就是所谓的媒体资源服务器。它能够为NGN网络提供基于IP网络的媒体资源。比起交换机里头的放音收号框NGN的媒体资源服务器功能更强大扩展性更强它不仅能够提供基本的放音收号功能更可以提供视频资源以及多媒体会议资源实现文语转换和语音识别功能等为NGN的很多特色业务提供支持。 6.业务服务器:NGN网络中业务服务器的位置和功能类似于传统电信网络中的智能网其作用是为NGN网络中的用户提供增值服务。目前这种直接由NGN增值业务服务器方式可提供的增值业务包括:SIP 预付费、WEB800、CTDCLICKTODIAL点击拨号、CTFCLICKTOFAX点击传真、UMUNIFIEDMESSAGING统一消息、IMINSTANTMESSAGING即时消息???? NGN的增值业务提供上有一个重要的理念是开放的第三方业务接口。通过这个接口可以实现由第三方进行的增值业务开发从而使得个性化的业务定制成为可能。这个接口目前的标准为PARLAYPARLAY本身不是个缩写是个专用单词原意是类似于“赌场上加注”的意思用在这里表示“增值”的含义。 PARLAY的基本理念是通过封装技术把NGN网络中的细节屏蔽掉抽象成各种能力集然后通过标准的API APPLICATIONINTERFACE 应用接口提供给第三方使第三方在开发业务时不必关心基础网络的具体设备、厂家等细节只要调用相应的 API就能够开发业务。这种第三方业务开发接口被认为是NGN最具吸引力的能力可以彻底解决传统网络业务提供能力不足的顽疾。 5NGN发展现状与趋势 5.1NGN国内外发展概况国际上ITU-T、ETSI、3GPP、IETF等多个标准化组织都在进行NGN的研究和相关标准化活动。 ITU-T已经制定了NGN的功能体系结构但ITU-T的标准进展相对较慢而欧洲ETSI下的TISPAN研究组则基于

3GPP的IMS体系架构来制定NGN标准其工作更为快速于是ITU-T的NGN研究组FGNGN也只得顺从TISPAN的基本思路。IMS定义了如何在基于IP的网络上提供多媒体业务的通用网络架构基于IMS的NGN代表了移动与固网融合的体系架构与我们目前通常所指的软交换相比IMS对控制层做了进一步的功能分解。目前IMS架构不但被ETSI、ITU-T等各标准化组织所采纳也得到了国际上各主流设备商的支持。不过总体来看NGN的标准化还远不够完善还有大量工作需要去做。各大电信设备制造商近年也都加大了对NGN的研发投入已推出了许多商用的NGN设备和系统软交换、媒体网关、IAD等NGN关键设备的基本技术功能已趋于成熟。全球各大电信运营商都十分重视NGN的发展都在积极地开展NGN试验并逐步商用。目前全球运营商已建有250多个NGN商用试验网例如美国的ATampT、Verizon、Sprint英国的BT等运营商都建成了自己的NGN网络并利用NGN开展了本地宽带电话和IPCentrex业务、C4/C5的全面替代和演进、IP电话长途旁路业务等应用。虽然国外的运营商目前较少直接使用软交换这一术语而更多地采用VoIP、IP多媒体网络、

融合网络等更为市场化的术语但其所发展的NGN大都还是基于软交换技术。

在软交换概念提出后我国非常积极地开展了软交换的标准化、研究开发和试验等工作而且在许多方面走在了世界前列成为了软交换概念的最积极推崇者软交换一词目前也是在我国使用得最为频繁。我国近年还向ITU-T等国际标准组织提交了大量关于NGN的研究文稿并主持了部分国际标准的制定工作。以中兴、华为为代表的我国各大电信设备制造商都相继研究和开发出了软交换系统并推出了基于软交换网络的各种业务解决方案许多国产的软交换产品和NGN解决方案不但在国内市场中得到了试验和应用而且还在海外市场有了不俗的表现。几乎与全球发达国家的电信运营商同步自2001年起我国的各大电信运营商相继开始了软交换网络的研究和试验无论是新兴的还是传统的电信运营商都在积极关注NGN的发展。目前大部分运营商的

NGN试验已经完成并已经在部分城市和地区进行了商用部署。例如中国网通在山东、四川、江苏等地建设了软交换商用试验网中国电信.